用于组装部件的工具、系统及其方法技术方案

用于组装第一部件和第二部件的工具包括工具主体，该工具主体具有可旋转地安装在该工具主体的第一辊元件并且围绕第一旋转轴是可旋转的。第二辊元件可旋转地安装到工具主体并且围绕与第一旋转轴非平行的第二旋转轴是可旋转的。第三辊元件可旋转地安装到工具主体并且围绕与第一旋转轴非平行的第三旋转轴是可旋转的。第二和第三辊元件限定彼此之间的间隙。至少一个夹持装置提供将第二和第三辊元件之一朝向所述间隙定向的夹持力。焊接头还操作地连接到工具主体。一种系统和方法被提供用于使用所述工具焊接部件到彼此。

【技术实现步骤摘要】
用于组装部件的工具、系统及其方法交叉参照有关申请本申请要求享有于2014年6月6日提交的美国临时申请号62/008,658和2014年5月20日提交的美国临时申请号62/000,829的优先权，其在此以援引的方式被全部并入。
本教导通常包括工具，系统和方法，用于组装多个部件零件，例如但不限于车辆主体部件，船，建筑设备，草地设备，或机器人。
技术介绍
车辆主体由许多为了合适的功能和美感必须足够精确地组装到彼此的结构部件组成。车辆主体包括多个子组件，每个子组件具有若干子部件。典型地，专用的固定设备(fixtures)设计成用于相对于每个子部件要被组装的一个或多个子部件提供和定位每个子部件。这些固定设备在用于组装车辆主体部件之前需要延长的研制时间和相当多的资本投资来设计和制造。另外，固定设备占用大量的占地空间。
技术实现思路
用于组装第一部件和第二部件的工具包括工具主体，该工具主体具有安装在其上的多个辊元件。第一辊元件可旋转地安装到工具主体并且围绕第一旋转轴是可旋转的。第二辊元件可旋转地安装到工具主体并且围绕与第一旋转轴非平行的第二旋转轴是可旋转的。第三辊元件可旋转地安装到工具主体并且围绕与第一旋转轴非平行的第三旋转轴是可旋转的。第二和第三辊元件限定彼此之间的间隙。至少一个夹持装置提供将第二和第三辊元件的至少一个朝向所述间隙定向的夹持力。焊接头还操作地连接到工具主体。在一个实施例中，第一辊元件接触第一和第二部件的边缘表面，第二辊元件接触第一部件的第一凸缘表面，以及第三辊元件接触第二部件的第二凸缘表面，当第一和第二部件在所述间隙中时。通过该布置，焊接头被定位成以焊接凸缘表面到彼此。工具主体可包括第一主体部分和操作地连接到该第一主体部分的第二主体部分；第二主体部分相对于第一主体部分是可动的。夹持装置被安装到工具主体并被配置为对第二主体部分提供夹持力，从而使第二主体部分相对于第一主体部分运动以使得第三辊元件朝向第二辊元件运动并且减小所述间隙。优选夹持装置是具有电机的促动器。该工具还可包括力测量装置，其操作地连接到工具主体并配置为测量夹持力。优选力测量装置是安装到第一主体部分并邻近第二辊元件的应变仪。焊接头可以是激光焊接头。工具可进一步包括气体喷管，其被安装到激光焊接头与第二辊元件和第三辊元件之一之间的工具主体；气体喷管被配置为使惰性气体扩散。工具还可包括安装到工具主体的照相机；该照相机可具有包括与焊接头有关的焊接路径的视野并与一控制器结合，该控制器操作地连接于照相机并且具有机器视觉程序，该机器视觉程序可以是可操作的以确定沿着所述焊接路径的焊接的焊接质量，也可以是可操作的以确定由所述焊接头提供并在所述视野内的焊接的焊接特性。所述工具还包括底座；以及顺从性构件，其连接所述底座到工具主体，并配置为使得工具主体响应于夹持力的变化相对于底座可动。该顺从性构件可以是弹簧。所述工具还可包括以下中的至少一个：力测量装置，操作地连接到所述顺从性构件并且是可操作的以测量力的变化，以及运动传感器，操作地连接到所述工具主体和所述底座之一并被配置为测量所述工具主体相对于所述底座的位移。用于组装第一部件和第二部件的系统包括电子控制器，和操作地连接到电子控制器并且通过电子控制器是可动的机器人臂。机器人臂操作地连接到工具与第一和第二部件之一。操作地连接到工具主体的焊接头也被操作地连接到电子控制器并且可由电子控制器控制，以随着电子控制器使机器人臂运动而提供沿着焊接路径的焊接。工具具有工具主体；第一辊元件，可旋转地安装到工具主体并且围绕第一旋转轴是可旋转的；第二辊元件，可旋转地安装到工具主体并且围绕与第一旋转轴非平行的第二旋转轴是可旋转的；第三辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕与第一旋转轴非平行的第三旋转轴是可旋转的；第二辊元件和第三辊元件限定彼此之间的间隙；至少一个夹持装置，提供将第二辊元件和第三辊元件中的至少一个朝向所述间隙定向的夹持力；以及焊接头，其操作地连接到工具主体和电子控制器并且通过电子控制器是可控制的，以随着电子控制器使机器人臂运动来使工具和车辆主体部件之一沿着焊接路径运动而提供沿着该焊接路径的焊接。工具可包括被固定到机器人臂的底座；顺从性构件，该顺从性构件连接底座到工具主体，以使得工具主体响应于夹持力的变化相对于底座和机器人臂沿着顺从性轴是可动的，该夹持力的变化是当第一部件和第二部件位于所述间隙中且控制器使机器人臂运动以使辊元件沿着第一部件和第二部件滚动时引起的。工具主体可包括第一主体部分和第二主体部分，第二主体部分相对于第一主体部分是可动的；夹持装置被安装到工具主体并被配置为对第二主体部分提供夹持力，从而使第二主体部分相对于第一主体部分运动以使得第三辊元件朝向第二辊元件运动并减小所述间隙。该系统还可包括支撑件，该支撑件被定位成以使得当第一部件和第二部件在所述间隙中且焊接头焊接第一部件到第二部件时第一部件倚靠在支撑件上并被该支撑件支撑。组装部件的方法包括经由电子控制器控制工具以使得工具与第一和第二部件接触并提供将第一和第二部件夹持到彼此的夹持力。所述方法进一步包括经由控制器使机器人臂运动以使得工具沿着第一和第二部件滚动，以及在机器人臂运动期间通过安装到所述工具的焊接头将第一和第二部件焊接到彼此。除了通过工具之外不需要提供第一和第二部件到彼此的另外的夹持。该方法还包括控制夹持装置以使得夹持力在预定的夹持力的预定范围内。本方法也可包括在所述焊接之后，经由电子控制器使工具运动以使得该工具与焊接的第一部件和第二部件没有接触；经由电子控制器控制工具以使得工具与第三部件和第四部件接触并提供将第三部件和第四部件夹持到彼此的夹持力；第一部件和第二部件可以具有与第三部件和第四部件不同的几何配置；经由控制器使所述机器人臂运动以使得所述工具沿着第三部件和第四部件滚动；以及在所述运动期间通过焊接头将所述第三部件和第四部件焊接到彼此。优选本方法还包括在第一部件和第二部件的焊接期间将第一部件和第二部件放置在支撑件上；以及在第三部件和第四部件的焊接期间将第三部件和第四部件放置在所述支撑件上，该支撑件由此在所述焊接期间是可独立于所述部件的几何配置进行操作的。本专利技术提供的工具，系统，和方法可被用于组装各式各样的多个部件零件，例如但不限于车辆主体部件，船，建筑设备，草地设备，机器人等。该工具，系统和方法可降低引入新的多个部件零件的生产成本和研制时间，因为用于不同部件的专用支撑件和工具不是所需要的。复杂部件保持棘爪(pallet)和固定设备不是所需要的，因为所述工具能在不需要它们的精确初始放置的情况下焊接部件。因为工具将部件本身用作用于建立焊接路径的导引件，通过不同的车辆主体部件的不同子组件能够灵活和快速地焊接。当用于车辆主体部件的焊接时，例如，所述工具，系统和方法可降低引入新的车辆模型的生产成本和研制时间。本教导的以上特征和优点及其他的特征和优点从以下对用于实现本教导的最佳模式的详细描述并与附图结合考虑时是显而易见的。附图说明图1是用于组装车辆部件的系统的一部分的部分横截面和局部侧视图形式的示意图，包括用于车辆部件的组装的工具；图2是图1的夹持支撑在支撑件上的第一和第二车辆主体部件的工具的部分横截面和局部侧视图形式的示意图；图3是图1的夹持支撑在支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组装第一部件和第二部件的工具，该工具包括：工具主体；第一辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕第一旋转轴是可旋转的；第二辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕与所述第一旋转轴非平行的第二旋转轴是可旋转的；第三辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕与所述第一旋转轴非平行的第三旋转轴是可旋转的；其中所述第二辊元件和第三辊元件限定彼此之间的间隙；至少一个夹持装置，提供将所述第二辊元件和第三辊元件中的至少一个朝向所述间隙定向的夹持力；以及焊接头，操作地连接到所述工具主体。

【技术特征摘要】
2014.05.20 US 62/000,829;2014.06.06 US 62/008,658;1.一种用于组装第一部件和第二部件的工具，该工具包括：工具主体；第一辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕第一旋转轴是可旋转的；第二辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕与所述第一旋转轴非平行的第二旋转轴是可旋转的；第三辊元件，可旋转地安装到所述工具主体并且围绕与所述第一旋转轴非平行的第三旋转轴是可旋转的；其中所述第二辊元件和第三辊元件限定彼此之间的间隙；至少一个夹持装置，提供将所述第二辊元件和第三辊元件中的至少一个朝向所述间隙定向的夹持力；以及焊接头，操作地连接到所述工具主体。2.如权利要求1所述的工具，其中所述第一辊元件接触所述第一部件和第二部件的边缘表面，第二辊元件接触所述第一部件的第一凸缘表面，以及所述第三辊元件接触所述第二部件的第二凸缘表面，当所述第一部件和第二部件在所述间隙中时；以及其中所述焊接头被定位以将所述凸缘表面焊接到彼此。3.如权利要求1所述的工具，其中所述工具主体包括第一主体部分和操作地连接到该第一主体部分的第二主体部分；其中所述第二主体部分相对于所述第一主体部分是可动的；其中所述夹持装置被安装到所述工具主体并被配置为对所述第二主体部分提供夹持力，从而使第二主体部分相对于第一主体部分运动以使得所述第三辊元件朝向所述第二辊元件运动并且减小所述间隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：ND麦凯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US